Передовая группа по исследованию аккумуляторов Tesla в Канаде в партнерстве с Университетом Далхаузи опубликовала новую статью о новом аккумуляторе на основе никеля, который может прослужить 100 лет, при этом выгодно сравниваясь с LFP-элементами по скорости зарядки и энергоемкости.
В 2016 году Tesla основала свою «Передовую исследовательскую группу по аккумуляторам Tesla» в Канаде через партнерство с лабораторией аккумуляторов Джеффа Дана в Университете Далхаузи в Галифаксе, Канада.
Дан считается пионером в области литий-ионных аккумуляторных элементов. Он работал над литий-ионными аккумуляторами практически с момента их изобретения. Ему приписывают заслугу в увеличении срока службы элементов, что способствовало их коммерциализации.
Его работа сейчас сосредоточена в основном на потенциальном увеличении энергоемкости и долговечности, а также на снижении стоимости.
Группа уже выпустила несколько патентов и статей об аккумуляторах для Tesla. Автопроизводитель недавно продлил контракт с группой до 2026 года, добавив двух новых руководителей, которых будет курировать Дан.
Один из этих новых руководителей, Майкл Мецгер, вместе с самим Даном и несколькими докторами наук в рамках программы, указаны в качестве авторов новой исследовательской работы под названием «Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 как превосходная альтернатива LiFePO4 для долговечных низковольтных литий-ионных элементов» в Journal of the Electrochemical Society.
В статье описывается аккумуляторная химия на основе никеля и марганца, предназначенная для конкуренции с LFP-аккумуляторами по долговечности, сохраняя при этом свойства, которые нравятся людям в никелевых аккумуляторах, такие как более высокая энергоемкость, обеспечивающая больший запас хода с меньшим количеством аккумуляторов для электромобилей.
Группа написала в аннотации к статье:
Отдельные кристаллические NMC532 пакетные элементы Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2//графит с достаточным количеством графита только для работы до 3,80 В (а не ≥4,2 В) циклировались с зарядкой до 3,65 В или 3,80 В для сравнения с LFP//графитными (LFP) пакетными элементами по аналогичному максимальному зарядному потенциалу и аналогичному использованию отрицательного электрода. NMC532 элементы, когда они изготовлены с достаточным количеством графита только для зарядки до 3,80 В, имеют энергоемкость, превосходящую LFP элементы, и срок службы, который значительно превосходит срок службы LFP элементов при 40 °C, 55 °C и 70 °C. Отличный срок службы при высокой температуре демонстрируется с электролитами, содержащими соль имида бис(фторсульфонила) лития (LiFSI), значительно превосходящими те, что обеспечиваются обычными электролитами LiPF6.
Элементы продемонстрировали впечатляющее сохранение емкости в течение большого количества циклов:
Исследовательская группа даже отметила, что новый элемент, описанный в статье, может прослужить 100 лет при контролируемой температуре 25 °C:
Ультра-высокоточная кулонометрия и спектроскопия электрохимического импеданса используются для дополнения результатов циклирования и исследования причин улучшенной производительности NMC-элементов. NMC-элементы, особенно те, что сбалансированы и заряжены до 3,8 В, показывают лучшую кулоновскую эффективность, меньший спад емкости и более высокую энергоемкость по сравнению с LFP-элементами, и, по прогнозам, срок их службы приблизится к веку при 25 °C.
Одним из ключей представляется использование электролита с литиевыми солями LiFSI, и в статье отмечается, что преимущества могут распространяться и на другие никелевые химические составы, включая те, которые не содержат кобальта или содержат его в небольшом количестве.